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Ausgangssituation.jpg VoreinstellungenfürBerechnung.jpg nachderBerechnung.jpg

Hallo zusammen,

ich möchte mittels FEM eine Kräfteverteilung darstellen. Leider bin ich mit dem Ergebnis sehr unzufrieden.

Es geht um eine Konstruktion bestehend aus zwei ballig geschliffenen Rollen und einem Stahlband, welche zum Abquetschen von Flüssigkeiten nach dem Walzprozess verwendet wird. Die Problematk besteht im Anbringen der Bedingungen. Wenn ich die Berechnung durchführe erhalte ich ein Ergebnis, welches völlig unsymetrisch ist, obwohl die Bedingungen auf jeder Seite (rechts, links, über dem Band und unter dem Band) gleich angebracht sind.

Folgende Bedingungen habe ich angebracht:
1. bewegliches virtuelles Teil als Lagerersatz an den Rollenzapfen
2. benutzerdef. Randbedingungen auf das virtuelle Teil
3. Analyse allgemeiner Verbindungen (jeweils zwischen Rolle und der entsprechenden Bandseite)
4. Kontaktverbindungen dazu
5. Lastanbringung (ist Lagerlast dafür richtig?)
und
6. feste Einspannung an einer Seite des Bandes.

Letzteres hat sich als Problem dargestellt, da das Band nach der Berechnung sehr eigenartig verformt wurde. Aber wie könnte es anders fixiert werden?

Zur Vereinfachung habe ich ein paar Bilder hinzugefügt.
1. Ausgangssituation: Hier seht ihr die zwei Rollen und das Band, welches ich einfach an beiden Seiten abgeschnitten habe.
2. Voreinstellungen: Hier sind die Bedingungen sichtbar, welche ich an das System angebracht habe.
3. Nach der Berechnung: Hier wird deutlich wie sich das Band an der einen Seite verformt. Außerdem wollen die Rollen an einer Seite duch das Band und ineinander rein. An der anderen Seite ist dies nicht der Fall (trotz symmetrisch angebrachter Bedingungen)

Ich hoffe ihr könnt mir da weiter helfen.

Danke schonmal!!

[Diese Nachricht wurde von Lukas81 am 17. Sep. 2009 editiert.]

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Hallo,

durchdringen die Rollen sich wirklich? Stelle mal die Skalierung des Schaubildes auf 1.
Wie stark flattert das Band? wie groß ist die Unsymmetrie?

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kri

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Ergebnis.jpg

Bei einer anderen Skalierung durchdringen die Rollen nicht. Dazu ist auch die Kraft zu gering. Ist denn die Lastanbringung mit der Lagerlast überhaupt richtig gewählt? An den Wellenzapfen würden ja normalerweise Lager sitzen.
Habe jetzt auch nochmal mit Adaptivität gerechnet (hatte ich zuvor allerdings auch schon mehrfach versucht). Obwohl ich an den Einstellungen nichts geändert habe, ist das Ergebnis besser geworden. Trotzdem könnte ich noch einen Tipp für die Fixierung des Bandes gebrauchen.

Auf dem Bild ist das Band zu sehen. 100% symmetrisch zur Mitte ist es immernoch nicht. Außerdem muss ich entweder die Kräfte erhöhen oder die Balligkleit ist zu groß gewählt.

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Hallo,

für mich sieht es symmetrisch aus, man sollte auch Rechengenauigkeiten und Tolleranzen bedenken.
Ob Lagerlast oder senkrechte Kraft hängt davon ab was Du wissen willst.
Lagerlast sieht aber OK aus für deinen Fall.
An deinem Blech könntest Du links und rechts je ein virtulelles Kontaktteil packen und Dieses dann einspannen.
Dann hällst Du die jeweilige Seite nur auf Druck.

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kri

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Erstmal Dankeschön für deine Antworten. Das hilft mir echt weiter.

Jetzt habe ich Die Balligkeit neu berechnet, die Rollen dementsprechend geändert und den Zusammenbau auch angepasst. Beim Versuch das neu zu berechnen tritt jetzt immer wieder der übliche Fehler auf: "Faktorisierte Matrixberechnung" "Singularität". Dabei habe ich alle Bedingungen gleich aufgestellt. Habe es auch mit und ohne virtuelles Kontaktteil versucht. Kann das an den Änderungen in der Rolle und dem ZSB liegen?

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Nach weiteren vergeblichen Versuchen eine Lösung zu finden, habe ich nach dem erhalt folgender Fehlermeldung:
"Faktorisierte Matrixberechnung. Singularität in Verschiebung festgestellt (Drehpunkt zu klein). Mögliche Ursachen: Fehlende Bedingung oder Verbindungsspezifikationen. Verformungs- oder Verschiebungsvektoren anzeigen, um eine Diagnose des Problems zu erstellen."
die Verformung anzeigen lassen. Dabei wird eine der beiden Rollen immer größer (natürlich nur bei entsprechender Skalierung) während die andere ganz normal groß bleibt. Was können die Gründe dafür sein?
Ich habe auch schon versucht nur eine Rolle zu nehmen und das Band von unten fest eingespannt. Leider auch erfolglos.

Hat hier noch jemand eine Idee??

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Hallo,

hatte Urlaub, darum erst jetzt.
Wenn die Rolle im Durchmesser "pumpt" ist sie rotatorisch unterbestimmt.

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kri

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Die Rolle war wirklich unterbestimmt. Das läuft jetzt aber. Danke.

Woran kann denn eine "Invalid Contact Direction" liegen? Ist der Fehler schon beim Zusammenbau und wird erst bei der Berechnung angezeigt oder habe ich Kontaktbedingungen falsch angebracht. Verstehe es nur nicht ganz, da es bei anderen Modellen bereits so funktioniert hat und ich lediglich in einer anderen Koordinatenebene gezeichnet habe.

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Hallo,

die Kontakte sind ein wenig sensibel.
Ich Teile Kontaktbereiche gerne auf.
Gerade Stückke zu geraden Stücken usw..
"Invalid Contact Direction" bekommt man oft wenn gekrümmte Flächen auf gerade Flächen treffen.
Hier kriegt Catia einfach kein brauchbares Verbindungsnetz gespannt.
Hier konnte es helfen nur kleine Bereiche der gekrümmten Fläche (Sew Surface) zu benutzen.
Benutze Kontaktverbindungen nur dort wo Du sie wirklich brauchst.
Fix und Slider Verbindungen rechnen viel, viel, viel schneller.

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kri

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Hallo,

ich befürchte ich werde für meine Zwecke nicht an der Kontaktverbindung vorbei kommen. Mein Ziel ist es ja zu zeigen, dass die gekrümmte Fläche (in diesem Fall also die ballig geschliffene Rolle) durch Anbringen der Last so stark gebogen wird das ein gleichmäßiger Kontakt auf dem Band entsteht. Da dies über die komplette Länge der Rolle bzw. des Bandes geschehen soll, wäre eine Aufteilung in verschiedene Bereiche doch hier nicht angebracht, oder??

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Hallo,

ich meine nicht die Rolle in Scheiben zu schneiden,
sondern einen schmalen Längstreifen axial an der Kontaktfläche aufzunähen.

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kri

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Ah, ok. Kannte "Sew Surface" bisher noch nicht. Werde es aber mal versuchen.

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Hallo,

jetzt habe ich mal wieder ein ganz anderes Problem. Ich lasse die Berechnung durchlaufen, erstelle dann die Adaptivität und rechne es mit dieser nochmal. Soweit ist auch alles kein Problem. Sobald ich aber 2 Iterationen einstelle (was bei der selben Konstruktion mit anderen Maßen zu deutlich bessereen Ergebnissen geführt hat) kommt nach ca 16 Stunden "Runtime exception".

Ist die Bereechnung einfach zu aufwendig?

Hallo Kri,

mit deinem Tipp bin ich leider noch nicht weiter gekommen. Ich weiß leider nicht wie das gehen soll. Und Verstehe immer noch nicht warum Catia bei einem schmalen Band in der Lage ist zu rechnen und beim breiten streikt.

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Hallo,

das mit schmalen Band soll die Ausrichtung der Flächen zueinander "freundlicher" gestallten.
Sonnst hat man gelengentlich Probleme mit der Kontaktrichtung und der Kontakt bricht bei der Rechnung zusammen.

Mit Adaptivität rechne ich nicht, es dauert mir zu lange.
Ich mache eine Proberechnung (läuft alles?) und verfeinere dann manuell.

Falls Du mit eienem 32bit-System rechnest könnte die Analyse (auch die ext. Files) zu groß sein.

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kri

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Hallo,

ich habe aus einer zylindrischen Rolle einen Bereich abgetrennt, um diesen in einer FEM Berechnung mit einer Kraft zu beaufschlagen. Der Bereich soll die Kontaktfläche einer zweiten Rolle simulieren, da über diese die entsprechende Kraft übertragen wird und die Rolle dann auf ein Stahlband drückt.
Leider schaffe ich es nicht eine Berechnung durchzuführen. Ich habe das Stahlband fest eingespannt und die Fläche auf der Rolle mit einer Flächenlast belastet. Ist das der richtige Lastfall?? Des Weiteren stellt sich die Frage, ob es sinnvoll ist einen Flächenkontakt zu erstellen?

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Hallo,

kannst Du mal ein Bild hochladen oder besser noch ein kleines Modellchen?

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kri

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Ansicht1.jpg Ansicht2.jpg

Hallo,
ich habe mal zwei Bilder angehängt. Sollten diese nicht ausreichen, kann ich versuchen ein Modell anzuhängen.

Ansicht 1 zeigt zunächst einmal die Gesamtsituation. Dabei ist das Band von unten fest eingespannt, die Rolle an den Seiten mit virtuellen Lagern versehen und mit entsprechenden Randbedingungen bestückt. Außerdem habe ich einen Flächenkontakt zwischen Rolle und Band erzeugt.

Ansicht 2 zeigt deutlich die extrudierte Fläche (orange gefärbt) mit der aufgesetzten Flächenlast. Die Fläche, BTW. deren Ebene steht parallel zum Band. Das Netzt in der Fläche habe ich manuell verfeinert. Auf 1,5 mm. Ist das zu fein?? Ohne diese Verfeinerung erscheint beim Starten der Berechnung eine Fehlermeldung.

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ZB_ROLLE.zip

Hallo,

hab da mal was gebastelt.
Rechnung läuft durch.
Achtung: Netz ist viel zu grob (Dateigröße).

V5R19

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kri

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Analysis_ZB_ROLLE.mht.zip

Hallo,

hier noch der Catia-Bericht.
ist eine MHT.
Doppelklick dann öffnet sich das Teil mit dem Internetexpl.

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kri

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Erst einmal vielen Dank für deine Bemühungen!!

Ich kann die Dateien leider nicht öffnen. Habe Catia V5R16.
Aber warum konntest du es berechnen?? Hast du die Einstellungen verändert? Oder es so versucht, wie ich es auch beschrieben hatte?
Was mache ich falsch???

Die zweite Datei konnte ich öffnen. Warum kann eine so ungleichmäßige Verformung entstehen, wenn gleichmäßige Kräfte angebracht werden? Oder hängt das auch mit dem sehr groben Netz zusammen?

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Analysis_ZB_ROLLE_von_oben.zip

Hallo,

habs leider nur in R19.
Die Verformungen sind so ungleichmäßig weil das Netz Himalayagroß ist.
Mit einer angemessenen Netzgröße wird es gleichmäßig.

Außerdem war die Rolle beidseitig axial translatorisch gesperrt.
Ich hab jetzt eine Seite freigelassen.
Mit einer angemessenen Netzgröße wird es gleichmäßig (siehe MHT).

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kri

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ZB_ROLLE_RANDBEDINGUNGEN.jpg

Hallo,

anbei noch ein großes Bild meiner Randbedingungen.

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kri

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Soweit so gut, alleerdings erhalte ich mal wieder eine mir schn bekannte Fehlermeldung:

"Faktorisierte Matrixberechnung. Singularität in Verschiebung festgestellt (Drehpunkt zu klein). Mögliche Ursachen: Fehlende Bedingung oder Verbindungsspezifikationen. Verformungs- oder Verschiebungsvektoren anzeigen, um eine Diagnose des Problems zu erstellen."

Wenn ich mir die Verformung anzeigen lasse, stößt sich die Rolle senkrecht vom Band ab. Ich kann diese Richtung jedoch nicht über die Randbedingungen sperren, da sich die Rolle in der Realität senkrecht verschieben kann. Ich  habe es zur Probe mal durchgerechnet und erziele dann keine Spannung im Band.

Eine Frage noch: Wie hast du die Randbedingungen an der Rolle angebracht?? Ich habe ein virtuelles Lager erzeugt, kann ein solches aber an deiner nicht erkennen.

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Hallo,

hab auch ein starres virt. Teil benutzt (schwarze Spinne).
Warum deine Rolle nach oben wandert kann ich dir auch nicht sagen.
Und wüsste auch nicht wie das gehen soll.

Vielleicht liegt es an der Singularität.
Deine BG ist unterbestimmt.

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kri

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